鋯錫鈦酸鉛基反鐵電陶瓷相變性能與電致應(yīng)變性能的研究.pdf

1、近年來，微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)不斷發(fā)展，其中微致動(dòng)器、微位移器在汽車、航天、通訊等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的壓電陶瓷材料鋯鈦酸鉛（PZT），因其較小的應(yīng)變量（0.1％左右）而使得相關(guān)器件的生產(chǎn)和應(yīng)用受到限制；另一方面，鋯錫鈦酸鉛（PZST）基反鐵電陶瓷材料具有較大的應(yīng)變量（可達(dá)0.85％），被看作是用來制備微位移器、微致動(dòng)器的重要選材之一。為此，本文基于提高PZST基反鐵電陶瓷在電場(chǎng)作用下誘導(dǎo)產(chǎn)生的應(yīng)變量的目的，從反鐵電陶

2、瓷的配方選擇、燒結(jié)工藝及粉體制備等幾個(gè)方面對(duì)PZST基反鐵電陶瓷的相變性能與電致應(yīng)變性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并且結(jié)合XRD與SEM顯微分析，全面詳細(xì)地研究場(chǎng)誘應(yīng)變性能的變化，為后期進(jìn)一步增大PZST基反鐵電陶瓷的電致應(yīng)變量提供了參考。
　　Ba摻雜的PZST基反鐵電陶瓷具有更低的相變電場(chǎng)和電場(chǎng)回滯，這是實(shí)現(xiàn)數(shù)字微致動(dòng)器的必要條件，因此，研究了Ba改性的Pb0.97-xBaxLa0.02（Zr0.65Sn0.29Ti0.06）O3陶瓷的

3、相變與電致應(yīng)變性能。另一方面，當(dāng)Ba含量為較佳的摻雜含量時(shí)，研究B位Zr、Ti含量的變化對(duì)陶瓷相變與應(yīng)變性能的影響，確定較佳的組分配比。
　　基于解決普通燒結(jié)下較多的氧空位而引起陶瓷性能下降問題，將陶瓷試樣置于氧化氣氛下進(jìn)行退火。研究了Ba摻雜的陶瓷經(jīng)過氧化退火后的微觀結(jié)構(gòu)、鐵電性能及應(yīng)變性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于氧氣對(duì)鉛空位的形成有促進(jìn)作用，而Ba含量的增加對(duì)鉛空位的形成有抑制作用，因此，當(dāng)Ba含量為8.5mol％時(shí)，陶瓷的相變性能與應(yīng)

4、變性能達(dá)到最佳。雖然Ba摻雜降低了相變電場(chǎng)及電場(chǎng)回滯，但是這也減弱了反鐵電（AFE）相的穩(wěn)定性，削弱應(yīng)變性能，在此基礎(chǔ)上選擇不摻雜Ba的PLZST陶瓷作為后續(xù)的研究對(duì)象?；诮鉀Q普通燒結(jié)過程中陶瓷的氣孔率較多、致密度較低的問題，將陶瓷進(jìn)行熱壓燒結(jié)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱壓后陶瓷應(yīng)變量由0.25％增大至0.45％。
　　針對(duì)PLZST陶瓷采用固相反應(yīng)法制備時(shí)，預(yù)燒的陶瓷粉體尺寸較大，均勻性較差的問題，采用凝膠注模方法制備均勻細(xì)小的陶瓷粉體。實(shí)驗(yàn)